ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ MICRO-CAP 10 В ЗАДАЧАХ ПОСТРОЕНИЯ ПРОСТЕЙШИХ ЦИФРОВЫХ СХЕМ

Лабораторная работа № 1

Цель работы: Ознакомление с правилами моделирования цифровых схем с помощью Micro-Cap 10.

1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Моделирующая система Micro-Cap используется для моделирования цифровых схем малой и средней интеграции с целью их синтеза и проверки работоспособности.

Micro-Cap 10 – это универсальный пакет программ схемотехнического анализа, предназначенный для решения широкого круга задач. С его помощью можно анализировать как аналоговые, так и цифровые устройства. Возможно также смешанное моделирование аналого-цифровых электронных устройств.

1.1 Основные элементы цифровых схем

Логические элементы «Повторитель» (К555ЛП8)с тремя состояниями выхода осуществляют передачу сигналов с входа Х на выход при наличии уровня логического нуля на управляющем входе W. При наличии на входе W уровня логической единицы выход элемента переходит в высокоимпедансное состояние (рисунок 1).

Рисунок 1 – Временная диаграмма работы «Повторителя»

Логические элементы «Расширитель» (К155ЛД1) (обозначенные символом «&», с выходами K и E) при подключении к расширяемому элементу «И-ИЛИ-НЕ» выполняют функцию «И» – конъюнкцию входных переменных, а расширяемый элемент – функцию «ИЛИ-НЕ». Соединяемые выводы расширителя и расширяемого элемента обозначены буквами E и K, A и B, соответственно (рисунок 2).

Рисунок 2 – Подключение «Расширителя» к расширяемому элементу

Триггер J-K (К155ТВ1) – универсальный двухступенчатый триггер (рисунок 3).

Вторая ступень триггера имеет инверсные входы установки и сброса . Каждый из входов J и K снабжен трехвходовым логическим элементом, поэтому у микросхемы три входа J и три входа К. У триггера есть тактовый вход и выходы Q и .

Рисунок 3 – J-K-триггер

Управление состоянием триггера по входам и происходит согласно таблице 1.

Когда на входах и присутствуют напряжения высокого уровня, в триггер можно записывать информацию через входы J и K, либо хранить ее. Состояния двухступенчатого триггера переключаются срезом положительного тактового импульса. JK – информация записывается в первую ступень, когда напряжение тактового входа переходит на высокий уровень и переписывается во вторую ступень по отрицательному перепаду тактового импульса от 1 к 0 (таблица 2). Состояния выходов Q и определены, если на входы и одновременно подать напряжение низкого уровня. Кроме того, сигналы на выходах не меняются, если на входе присутствует напряжение высокого уровня.

Входы и – асинхронные с активным низким уровнем. Когда на эти входы поданы противоположные уровни 1 и 0, входы , J и K действовать не будут.

Таблица 1

Переходы триггера в R-S-режиме

Режим работы	Входы	Выходы
		Q
Асинхронная установка Асинхронный сброс Хранение Неопределенность			Q

Таблица 2

Переходы J-K-триггера в синхронном режиме

Режим работы	Входы	Выходы
			J	K	Q
Загрузка 0 (сброс) Загрузка 1 (установка) Хранение (нет изменений) Переключение (счетный режим)			ùë ùë ùë ùë			Q	Q

Триггер J-K в синхронном режиме

На входах J и K триггер имееттрехвходовые логические схемы «И».Триггер переключается только под действием синхронизирующего импульса. Это необходимо при работе с несколькими триггерами, например, в регистрах, для обеспечения одновременного приема информации в узлах ЦВМ.

Управление триггером в синхронном режиме возможно только при одновременной подаче разнополярных сигналов на входы J и K и синхронизирующего импульса. При подаче на входы J и K нулевого сигнала триггер сохраняет предыдущее состояние.

При подаче в триггер только сигнала синхронизации он работает в счетном режиме. Счетный режим реализуется, если на входы J и K подавать единицу (+5 В).

Временные диаграммы работы J-K-триггера в различных режимах представлены на рисунках 4 и 5.

Рисунок 4 - Временная диаграмма работы J-K-триггера

Рисунок 5 - Временная диаграмма J-K-триггера (счетный режим)